- Trung tâm có một nhóm người lao động có nhiệm vụ thu gom phân gấu trên tồn bộ diện tích trung tâm về tập kết tại bể chứa phân gấu. Mục đích ban đầu của bể chứa này vừa là nơi lưa chứa, vừa có khả năng xử lý yếm khí 1 phần cho phân đỡ gây mùi. Tuy nhiên, do đặc tính của phân gấu và cấu trúc chứa hợp lý nên việc xử lý này khơng thành cơng. Nên khu vực lưu chứa có mùi rất khó chịu.
Hình 7. Bể chứa phân gấu tại Trung tâm cứ hộ gấu Tam Đảo được thiết theo nhiều ơ
Hình 8. Phân gấu khơng được xử lý gây mùi khó chịu
Hình 9. Phân gấu trước khi xử lý
- Với khẩu phần ăn đầy đủ chất như vậy, phân gấu khi mới được bài xuất ra môi trường cực kỳ nặng mùi, đặc biệt sau khi thải ra môi trường một thời gian ngắn, gặp thời tiết nóng ẩm thì mùi bốc lên cực kỳ khó chịu. Màu sắc của phế thải gấu phụ thuộc nhiều vào thức ăn của từng con gấu, màu sắc đa dạng, có lẫn lơng gấu và lá cây. Kích thước khá lớn, hình dạng khơng giống nhau, rất nhão.
Bảng 8. Một số tính chất lý, hố học của phế thải gấu
TT Chỉ tiêu Đơn vị đo Kết quả
1. Độ ẩm (W) % 85,17
2. pH - 5-5,5
3. Cacbon hữu cơ % 10,71 4. Nitơ tổng số (N) % 0,53 5. Lân hữu hiệu (P2O5) mgP2O5/100g 77,29 6. Kali hữu hiệu ( K2O) mgK2O/100g 365,12 7. Photpho tổng số % P2O5 0,31 8. Kali tổng số %K2O 0,37 9. Hàm lượng Asen (As) mg/kg. 0,16 10. Hàm lượng Cadimi (Cd) mg/kg. 0,08 11. Hàm lượng Đồng (Cu) mg/kg. 3,22
12. Hàm lượng Chì (Pb) mg/kg Khơng phát hiện. 11. Hàm lượng Kẽm (Zn) mg/kg 120,17
Kết quả phân tích các thành phần lý, hố học trong phân gấu cho thấy:
- Phân gấu có độ ẩm cao, axit nhẹ. Hàm lượng chất hữu cơ khá cao chiếm tỉ lệ 10,71%. Trong khi đó, hàm lượng nitơ tổng số khá thấp: 0,53%, hàm lượng lân tổng số và kali tổng số lần lượt là 0,31% và 0,37%.
- Từ kết quả phân tích các chỉ tiêu kim loại nặng trong phế thải gấu, đối chiếu với QCVN 03/2015/BTNMT về hàm lượng kim loại nặng cho phép trong đất và QCVN 07/2009/BTNMT về ngưỡng chất thải nguy hại thì hàm lượng hàm lượng KLN có chứa trong mẫu phân gấu khơng đáng kể, có thể sử dụng như một nguyên liệu ủ an tồn.
Theo hướng dẫn về quy trình xử lý phế thải chăn nuôi bằng VSV, tỷ lệ C/N tốt nhất là từ 25/1 đến 30/1. Tỷ lệ C/P tốt nhất trong quá trình phân giải được xác định là từ 75/1 đến 150/1. Về độ ẩm, nên điều chỉnh độ ẩm ban đầu từ 50%-60%. Giá trị pH cho quá trình ủ phân khá rộng, tuy nhiên để hiệu suất ủ cao, pH trong q trình ủ khơng cao hơn 8.
85,1% là rất cao và pH = 5-5,5 có tính axit nhẹ. Thơng thường, có 2 cách để điều chỉnh độ ẩm cho đống ủ, hoặc là phơi khô tự nhiên hoặc dùng chất độn, đối với đối tượng là phân gấu rất nặng mùi, thì phơi khơ tự nhiên được coi là khơng khả thi, do đó, nghiên cứu sử dụng chất độn để giảm độ ẩm của hỗn hợp. Dùng vôi bội để làm giảm độ axit của phế thải. Mặt khác, đề tài cũng bổ sung thêm một số chất dinh dưỡng khác để tạo mơi trường thích hợp cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển.
3.1.2. Kiểm tra quần thể vi sinh vật có trong phế thải
- Phế thải gấu có chứa thành phần dinh dưỡng tương đối cao, là mơi trường thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật, đặc biệt là các loài vi sinh vật gây bệnh.
- Kết quả kiểm tra quần thể vi sinh vật có trong phế thải gấu sau khi lấy mẫu và biến đổi mật độ vi sinh vật theo thời gian lưu ngồi mơi trường được thể hiện ở Bảng dưới đây:
Bảng 9. Quần thể vi sinh vật có trong phế thải
Nhóm vi sinh vật
Mật độ vi sinh vật (CFU/g) trong thời gian theo dõi (ngày)
0 3 10 15 20 25 VKTS 3,98x106 1,78x107 8,53x107 9,10x107 9,13x106 7,20x106 Nấm mốc -- 2,46x103 5,23x105 1,15x105 5,63x105 7,60x105 Nấm men -- -- 4,70x104 5,26x105 7,70x105 2,90x105 Xạ khuẩn -- 2,86x103 7,88x103 5,24x104 7,80x104 8,40x105 E.coli 4,06x105 6,53x105 7,21x106 5,66x105 6,53x105 1,86x105 Salmonella 5,80x103 7,60x103 9,13x105 6,70x104 2,20x104 1,1x104
(--) không phát hiện được ở nồng độ pha loãng 10-1
Số liệu Bảng 5 cho thấy, phân gấu khi mới được bài xuất đã chứa sẵn một
lượng vi sinh vật nhất định. Tại thời điểm 0 ngày, vi sinh vật tổng số là 3,98x106
CFU/g. Sau 3 ngày, số lượng vi sinh vật tổng số tăng (1,78x106
trong phế thải. Nguyên nhân có thể là do phân gấu có giá trị dinh dưỡng cao là mơi trường thích hợp cho các lồi vi sinh vật phát triển.
Chỉ tiêu E.coli và Salmonella kiểm tra ngay sau khi lấy mẫu cao, mật độ E.coli 4,06x105 CFU/g và Salmonella là 5,80x103
CFU/g. Nhìn vào bảng 5, ta thấy
E.coli và Salmonella sau 3 ngày, 10 ngày, 25 ngày đều khơng giảm đi mà có dấu hiệu
tăng lên. Sau 25 ngày, vẫn tồn tại vi khuẩn E.coli và Salmonella với mật độ vi sinh vật tương ứng là 1,80x105
CFU/g và 1,1x104 CFU/g.
Nhận xét: Từ kết quả phân tích trên, có thể thấy phế thải gấu nếu không được
xử lý sẽ trở thành mầm bệnh, nhất là khi được thải trực tiếp ra mơi trường, hoặc bón trực tiếp cho cây trồng.
3.2. KẾT QUẢ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ PHÂN GẤU BẰNG CHẾ PHẨM VSV
Thí nghiệm ủ phân được tiến hành tại khu thí nghiệm của Viện Mơi trường Nơng nghiệp. Do phế thải gấu là đối tượng nghiên cứu mới, nên nghiên cứu này đã thử nghiệm các công thức ủ khác nhau, một số công thức không đạt được kết quả như mong muốn, chủ yếu do một số nguyên nhân chính sau:
- Hỗn hợp ủ không đạt được độ ẩm thích hợp, thường là khoảng 50-60% là độ ẩm tối ưu, nếu ẩm quá thì đống ủ khơng những khơng lên nhiệt mà cịn có mùi khó chịu hơn và tạo mơi trường sống cho các lồi sinh vật như loăng quăng, dịi... Lưu ý để có thể kiểm sốt được độ ẩm thì chất độn là bã nấm rất quan trọng, bã nấm phải khơ ráo, ko có cành khơ, lá cây giúp cho q trình trộn với phân gấu dễ dàng hơn và người thực hiện cũng dễ kiểm sốt độ ẩm tồn hỗn hợp hơn.
- Hỗn hợp ủ không được bổ sung các chất dinh dưỡng thích hợp. Như đã phân tích ở trên, do thành phần lý hóa của phân gấu khơng thích hợp cho q trình ủ nên cần phải bổ sung thêm các phân vô cơ khác như lân, phôt pho...
- Hỗn hợp ủ khơng đạt được pH tối ưu, vì phế thải gấu có tính axit nhẹ nên cần rắc vôi bột đều đống ủ.
- Do các nguyên nhân khác như dụng cụ ủ bị thủng, ko đủ độ cao (tối thiểu 1m), đống ủ q ít cũng khó lên nhiệt, đống ủ bị nước mưa tràn vào, không bổ sung thêm nước khi đống ủ quá khô, không đảo trộn đống ủ… cũng là các nguyên nhân thông
Bằng kinh nghiệm thực tế và dựa trên các các căn cứ khoa học, nghiên cứu đã xây dựng được công thức ủ hiệu quả cho hỗn hợp phân gấu và bã nấm như sau:
Công thức ủ hiệu quả được tiến hành trên 2 vật liệu là phân gấu và bã nấm (khô) được trộn đều, cho vào bể ủ, bổ sung nước, vôi, lân supe photphat, photphat đá, chế phẩm vi sinh, rỉ đường do Viện Mơi trường Nơng nghiệp sản xuất. Nếu khơng có máy hỗ trợ việc đảo trộn các nguyên liệu ủ này với nhau, khi đổ nguyên liệu vào bể ủ, có thể rải lần lượt mỗi lớp phân gấu xen kẽ mỗi lớp bã nấm, mỗi lớp dày khoảng 10-15 cm, mỗi lớp rắc vôi bột để điều chỉnh pH. Hòa tan dung dịch gồm nước sạch, lân (supe photphat, photpha đá…), CPVSV, rỉ đường, sau đó rưới dung dịch dung dịch này lên phía trên các lớp phân gấu và lớp bã nấm. Sau cùng rắc thêm CPVSV lên mỗi lớp. Đặt 1 ống nhựa có chiều dài 1m và đục lỗ xung quanh ống vào giữa bể ủ để đo nhiệt độ. Sau đó dùng bạt che phủ trên bề mặt bể ủ.
Để ủ phân gấu đạt hiệu quả, lượng phân gấu và bã nấm theo đúng tỷ lệ đã nêu ở công thức phối trộn các chất dinh dưỡng và CPVSV cho 1 tấn nguyên liệu như sau:
+ Nguyên liệu (Phân gấu + bã nấm): 1 tấn + Lân (supe photphat, photpha đá…): 5 kg + Vôi bột (loại trắng, mịn, tinh): 5-6 kg.
+ CPVSV từ Viện Môi trường nông nghiệp (Các chủng VSV chính: Bacilus polyfermenticus, streptomyces fradiae, sacchatomyces cerevisiae…): 1 kg.
+ Rỉ đường: 5 kg.
+ Nước sạch: 15-20 lít.
Có thể ủ theo đống (với điều kiện khối lượng nguyên liệu lớn, để đảm bảo độ cao đống ủ cao hơn 1m) hoặc ủ trong các dụng cụ như bể ủ, thùng xốp, thùng nhựa nếu lượng nguyên liệu ít hơn.
- Theo dõi, quan sát đống ủ liên tục trong 30 ngày, nếu thấy đống ủ bị khơ thì bổ sung thêm nước để đảm bảo độ ẩm trong khoảng 50-60%.
- Lấy mẫu trong và sau khi ủ của các cơng thức để phân tính tính chất lí hóa và biến động quần thể vi sinh trong đống ủ.
Hình 10. CPVSV do Viện Mơi trường nơng nghiệp sản xuất nghiệp sản xuất
Hình 11. Rỉ đường
Hình 12. Hịa rỉ đường, lân (supe phốt phát, phốt phát đá…) để tạo dung dịch dinh dưỡng bổ sung
Hình 13. Mỗi lớp phân gấu dày khoảng 10-15 cm 15 cm
Hình 14. Lấy vơi bột (khơ, trắng, tinh) để rắc lên từng lớp phân và lớp bã nấm
Hình 15. Rưới dung dịch dinh dưỡng lên bề mặt từng lớp mặt từng lớp
Hình 17. Phủ lớp bã nấm dày 5-10 cm lên hỗn hợp. hỗn hợp.
Hình 18. Phủ liên tiếp các lớp đến khi hết ngun liệu, sau đó dùng bạt đậy kín tránh nước mưa vào
3.3. BIẾN ĐỘNG QUẦN THỂ VI SINH VÀ THAY ĐỔI NHIỆT ĐỘ TRONG QUÁ TRÌNH Ủ
3.3.1. Thay đổi nhiệt độ đống ủ trong quá trình ủ
Trong quá trình ủ, nghiên cứu đã tiến hành kiểm tra nhiệt độ đống ủ hàng ngày vào lúc 9h sáng. Kết quả được thể hiện ở đồ thị lại như sau:
(Ngày)
Hình 20. Biểu đồ sự thay đổi nhiệt độ đống ủ trong quá trình ủ
Từ kết quả trên cho thấy đống ủ lên nhiệt nhanh ở những ngày đầu của quá trình ủ chứng tỏ quần thể vi sinh vật đang phân giải mạnh, sau đó nhiệt độ có xu hướng giảm dần và dao động phụ thuộc lớn vào nhiệt độ phòng. Nhiệt độ lên cao đến 600C sau 3 ngày ủ, sau đó dao động quanh mức 40 đến 500C và cuối cùng khá ổn định ở mức 300C.
3.3.2. Kết quả biến động quần thể vi sinh vật trong quá trình ủ
Trong quá trình ủ, nghiên cứu đã tiến hành kiểm tra mật độ tế bào vi sinh vật và kiểm tra nhiệt độ đống ủ. Kết quả biến động quần thể vi sinh có trong q trình ủ được thể hiện ở Bảng dưới đây:
0 10 20 30 40 50 60 70 0 5 10 15 20 25 30 35 Nhiệt độ (0C)
Bảng 10. Biến động về quần thể vi sinh vật có trong q trình ủ
TT Nhóm vi sinh vật Mật độ vi sinh vật (CFU/g) trong thời gian theo dõi (ngày)
0 1 3 10 21 1 VKTS 4,67x107 7,20x107 6,31x106 2,72x105 3,55x105 2 Nấm mốc 1,1x102 3,27x104 3,20x105 4,23x105 -- 3 Nấm men 3,06x104 4,46x106 2,66x106 7,70x106 2,6x103 4 Xạ khuẩn 2,62x106 5,60x106 4,21x106 7,88x105 3,24x104 5 E.coli 2,15x105 4,49x103 -- -- -- 6 Salmonella 3,71x105 2,24x103 -- -- --
(--) khơng phát hiện được ở nồng độ pha lỗng 10-1
Nhận xét: Kết quả kiểm tra nhiệt độ đống ủ sau 1 và 3 ngày cho thấy: sau 1
ngày, nhiệt độ đống ủ đã lên cao (44oC). Nguyên nhân là do quá trình phân hủy các chất hữu cơ xảy ra cùng với q trình tích tụ nhiệt. Nhiệt độ càng tăng, khả năng phân huỷ các chất hữu cơ xảy ra càng mạnh. Đo nhiệt độ sau 3 ngày, nhiệt độ đống ủ đã lên tới 60oC. Điều này cho thấy, quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ đã xảy ra nhanh ngay từ mấy ngày đầu. Việc tăng nhiệt độ sẽ ảnh hưởng tới khả năng sinh trưởng và phát triển của các lồi VSV có trong đống ủ.
Từ kết quả đo nhiệt độ và kết quả ở bảng 6 cho thấy sự sinh trưởng và phát
triển của vi sinh vật tỷ lệ thuận với sự tăng nhiệt độ. Giai đoạn đầu của quá trình ủ chủ yếu là sự phát triển của các loài vi sinh vật ưa ấm; tạo đà cho sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật ưa nhiệt. Sau 3 ngày, mật độ xạ khuẩn đạt giá trị lớn nhất so với nấm men, nấm mốc (4,21106 CFU/g), mật độ nấm men tăng khá nhanh (2,66x105CFU/g).
Bảng trên cũng cho thấy mật độ E.coli và Salmonella giảm xuống còn
4,49103 CFU/g và 2,24103
CFU/g sau 1 ngày ủ và không phát hiện thấy ở nồng độ 10-1 sau 3 ngày ủ. Điều này chứng tỏ rằng nhiệt độ đống ủ lên cao (60oC) đã ức chế và tiêu diệt E.coli và Salmonella.
làm thúc đẩy quá trình phân phân giải nhanh chất hữu cơ, mặt khác làm ức chế và tiêu diệt các loại vi sinh vật gây bệnh như E.coli và Salmonella.
3.4. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG SẢN PHẨM SAU XỬ LÝ
3.4.1. Kết quả đánh giá độ chín và độ an tồn của sản phẩm sau xử lý [19]
3.4.1.1. Đánh giá độ chín của sản phẩm sau xử lý
Đánh giá độ hoai (chín) của phân ủ bằng phương pháp theo dõi nhiệt độ trong bao gói phân ủ. Kết quả theo dõi nhiệt độ bao gói phân ủ liên tục trong 3 ngày được thể hiện ở Bảng dưới đây:
Bảng 11. Đánh giá độ hoai mục của SPĐXL
Nhiệt độ Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3
SPĐXL 32oC 33oC 30oC Nhiệt độ phòng 28oC 28oC 27oC
Nhận xét: Nhiệt độ trong bao phân ủ khá ổn định theo nhiệt độ môi trường. Như
vậy sản phẩm sau xử lý nhìn chung đã đã hoai chín.
Hình 21. Sản phẩm phân gấu sau xử lý
3.4.1.2. Đánh giá độ an toàn của sản phẩm sau xử lý
Kết quả thí nghiệm Plant test: Kết quả gieo 600 hạt cải (tương đương 10gram hạt cải) vào 1 khay đựng hoàn toàn sản phẩm sau xử lý và 1 khay đựng phân gấu tươi trộn
TT Thí nghiệm Trọng lƣợng cải sau 5 ngày gieo (g)
1 Khay đựng SPSXL 179 2 Khay đựng phân gấu tươi
trộn với than bùn
121
- Theo Phương pháp Plant Test, sau 5 ngày nhổ cải lên cân, nếu khối lượng cải đạt 60 gam/10g hạt cải chứng tỏ sản phẩm sau xử lý an toàn với cây trồng. Như vậy, dựa vào kết quả thu được cho thấy, phân gấu sau khi xử lý hoàn toàn an toàn cho cây trồng (179g). Phân gấu tươi trộn với 1 lượng lớn than bùn cũng đạt kết quả khá tốt (121g) và an toàn với cây trồng. Tuy nhiên, khối lượng cải thu được ở khay đựng phân gấu sau khi xử lý cho kết quả cao hơn hẳn so với phân gấu tươi trộn than bùn cho thấy hiệu quả đối với cây trồng của phân gấu sau xử lý cao hơn.
Hình 23. 02 khay thí nghiệm đánh giá độ an tồn của SPSXL sau 5 ngày.
3.4.2. Kết quả thí nghiệm đánh giá tính hiệu quả của sản phẩm sau xử lý đối với cây trồng cây trồng
Đánh giá tính hiệu quả của sản phẩm sau xử lý đối với cây trồng dựa trên các kết